كيف يختلف نموذج الموجة الميكانيكية للذرة عن نموذج بور؟

إجابة:

من المفترض في إلكترونات ذرة Bohr أن تكون منفصلة إلى حد ما ، وجزيئات فيزيائية إلى حد ما ، مثل كرات صغيرة سالبة الشحنة للغاية والتي تنتقل بحركة دائرية (مثل الكواكب) حول النواة ذات الشحنة الموجبة في نصف القطر الخاص ، نتيجة "القياس الكمي" للزاوية الزخم (قصره على قائمة القيم المسموح بها) ، عبر # m_ {e} v r = n h / {2 pi} #. هذا يعني أنه لا ي سمح إلا بطاقة معينة ، #E_n = - {Z ^ 2 R_e} / n ^ 2 #، حيث {E_n} هي طاقة المدار التاسع ، Z هي الشحنة على النواة (العدد الذري) و #إعادة# هي الطاقة Rydberg ، وهو 13.6 فولت.

نموذج الموجة هو المعالجة الميكانيكية الكم الكاملة للذرة وتقف بشكل أساسي اليوم. الإلكترون ليس منفصلا ، بدلا من ذلك يتخيل "مسحة" الاحتمال.

تفسير:

كانت ذرة Bohr (التي تسمى أحيان ا نموذج Bohr-Rutherford) ناتجة عن نتيجتين لعلم أوائل القرن العشرين: تجربة رقائق الذهب في مختبر رذرفورد ، من قبل أتباعه ، هانز جيجر وإرنست مارسدن ؛ ونظرية الكم النامية.

وجدت تجربة الرقائق الذهبية أن الذرة تتكون من قطعة صغيرة وثقيلة للغاية من الشحنة الإيجابية ، التي تسمى الآن النواة ، والإلكترونات الأصغر الموجودة حولها ، عالقة بقوى إلكتروستاتيكية (شحنة سالبة مثل التسكع مع أشياء تكون موجبة الشحنة). الطريقة الوحيدة لفهم ذلك في ذلك الوقت هي أن الإلكترونات تدور حول النواة مثل الكواكب المحيطة بالشمس. وهذا ما يسمى أحيانا نموذج راذرفورد.

نظرية الكم الكمية للضوء قد أصلحت كارثة الأشعة فوق البنفسجية التي حدثت عند نمذجة انبعاث الحرارة (المسمى Blackbody) واستخدمها آينشتاين لشرح التأثير الكهروضوئي. تضمنت معالجة طاقة الضوء ، التي كانت تعتبر في السابق مستمرة (من أي قيمة) ، كما يحدث الآن فقط في قطع منفصلة غير قابلة للتجزئة تسمى "كوانتا" ، قطعة من الضوء ، والتي نسميها الآن الفوتون ، كانت الطاقة متساوية لتردد مرات ثابت ، #E_ {ph} = h f # وانها عملت كبيرة.

تم تطبيق هذا المنطق على الذرة ، وحصر الإلكترونات في نصف قطر خاص ، عن طريق الحد من الزخم الزاوي # m_ {e} v r = n h / {2 pi} #، وسمح فقط الطاقات وشعاعي معين ، #E_n = - {Z ^ 2 R_e} / n ^ 2 #، حيث {E_n} هي طاقة المدار التاسع ، Z هي الشحنة على النواة (العدد الذري) و #إعادة# هي الطاقة Rydberg ، وهو 13.6 فولت.

شرح هذا النموذج لأول مرة أطياف ذرة الهيدروجين ، وهو نمط خاص من الضوء. وقد نجم عن إلكترونات ترتفع وتسقط بين هذه الأقطار الخاصة ، وتسمى المدارات وتصدر أو تمتص الضوء مساويا للفرق في الطاقة المطلوبة. هذا كان ضخم.كان العلماء يقيسون الأطياف منذ عقود ، لكن لم يكن لديهم تفسير لأنماط ذرات الضوء والجزيئات المنتجة. الآن كان لدينا الهيدروجين القيام به. مع بعض التغيير والتبديل سمحت أيضا من بعض تفسير التكافؤ. ومع ذلك ، فإنه لا يمكن تفسير أطياف أي عنصر آخر غير الهيدروجين أو الدقيقة من التكافؤ أو "عرقلة" في الجدول الدوري.

لذا فإن المعالجة شبه الكمية للإلكترونات التي تتحرك بالقرب من النواة كانت خطوة كبيرة للأمام ، ولكنها ليست بعيدة بما فيه الكفاية. نموذج الميكانيكية الموجي يذهب أبعد من ذلك ، علاج الكم الكامل ، كان عليه أن ينتظر ميكانيكا الكم في الوجود. كانت القطع المفقودة هي تطوير مبدأ استبعاد Pauli ، ثنائية الجسيمات الموجية ، ويرجع ذلك في الغالب إلى لويس دي برولي ، أن جميع الجسيمات موجودة في موجة ضبابية من الاحتمال والمعادلة التي تحكمها هي معادلة شرودنجر ، وكلاهما تم تطويرهما في منتصف عام 1920.

يأتي نموذج Wave للذرة من البناء ، ثم يحل معادلة شرودنغر لربط الإلكترونات بواسطة نواة ، بينما قد تكون هناك بعض التحسينات على ذلك ، فإنه يقف اليوم بشكل أساسي مثل كيف نمثل نموذج ا. يمكن العثور على التفاصيل في دورة إدارة الجودة للعام الثالث ، لكنك تهتم بالنتائج! يشرح نموذج الموجة ملء القشرة الذرية ، ويعطي الحل عدة أنواع من المدارات ، ولكل منها إلكترونات مختلفة مسموح بها ، وقذيفة برقم 2 ، والقذيفة برقم 6 ، والقذيفة برقم 10 ، والقشرة بالرمز 14. وهذا ما يفسر

"الكتل" في الجدول الدوري ، أي أن كل صف من الفلزات الانتقالية يملأ قذيفة d والأول ثلاثي الأبعاد والثاني 4 د والثالث 5 د. المدارات هي خرائط احتمالية للمكان الذي يميل إليه الإلكترون وتكون الروابط مداريان ذريان متداخلان ومتشابهان.

كما أنه يفسر جميع الأطياف الذرية ، بالتفصيل الشديد والأطياف الجزيئية لما لدينا من وقت للحساب وعندما يطبق على البلورات يفسر خصائص المواد الصلبة.. إنه نجاح ناجح ولكنه يأتي مع تراجع. في إلكترون نموذج بوهر كان من الأسهل فهمه ، لقد تم شحن الكرات ، والآن لدينا توزيعات احتمالية ضبابية. لقد تم تصميم دماغك لتصوير الأشياء على مقياس كرات السلة ، ويمكنك أن تفهم كيف وكيف … الإلكترون لا يحب كرات السلة. قد يكون من الصعب الحصول على نتائج جيدة ، ولكن هذا جيد ، لقد تم اختباره بشكل جيد للغاية ، هكذا حال العالم.